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Mar 31, 2011

実用に乏しいが奥が深い・面白かった製作。（風力発電作成備忘録まとめ。）

テーマ：私のＤＩＹ生活と、ＤＩＹ商品のご紹介(916)

カテゴリ：ＤＩＹ・ハウジング

。明日には新年度。

震災の諸派影響で浮かれる気分もそこそこに沈みがちなメンタル面を否めない日々
が続きますが、昨日の「雨水タンク」に続き、今度は風力発電の備忘録をまとめてお
きます。

コチラは当初の構想そのものより、そのモノの特性を良く理解するのに様々な書物を
読み漁り、理解した上での着手となりました。

まず風のもつべきエネルギーは非常に魅力的では有るがその性格が非常に
ピーキーである事。

当然受けるべきブレード（風車の羽の部分。）の強度には特に気を使い、受けたる
面積に比例するエネルギーの累積係数の比は、ヘタな細工では直ぐに倒壊してし
まう程の負荷が架かる事が判明。

それとその全加重を垂直に受けるべき支柱やその基礎に相当する強度も相当な値
になるため必然的に回すべきジェネレーターにも発電容量制約を配慮し、結局一般
的な自転車用バブダイナモ（公称値　６．０Ｖ－２．４Ｗ）で製作する事になった。

ここで、風力発電システム製作手順の備忘録をまとめておきます。

１．まず机上の理論値。（というか特性。）

２．ブレードの調達。
　コレについては、どうにも運用途中で破断して近所に迷惑を掛ける事を
　懸念し、結局プロのＦＲＰ屋さんの試作品を流用。　　

３．ブレードとチャリンコダイナモとＨＩＶＰ管をエポキシ接着しその後
　の強度補強でステン針金で結束。

４．ブレードの強度を増そうとウレタンでウラゴメを試みたが失敗。

５．架台の作成。

　　キャスターを加工し、中心部に穴を開けプラス端子を落とし込む計画。
　　いつどの方向に向くかが判らないので途中にヨリ戻し（釣具）を入れて
　　基本的に３６０度フリー接続とした。（電圧・電流が小さいので十分。）

　　架台の基礎は２Ｘ４材を角切りし、ホルソーで若干芯が互いにずれるよ
　　うに穴あけし、３つを６０ｍｍの六角木用ボルトで固定。

　　更に、２Ｘ４とステンレスパイプの固定にはコンクリート釘を用いてパ
　　イプに数ミリ食い込むように打ち込み。

　　最後の仕上げはＦＲＰ＆ガラスクロス３枚の重ね塗りで補強して完成。

６．完成その１。

　　容姿は完成したが、運用電電力の低さを懸念し玩具用ＰＶを直列配置し
　　補充電を試みて見ようとした。

７．完成その２。

　　更に欲が出て、昇圧キットを買い込み（６Ｖ→１２Ｖ）ユニット化とした。

８．荒れた時の非常停止策。

　　コレは散々悩んだ上に、結局こういう形になった。
　　実際の運用上、概ね風速２０Ｍ超で動作する模様。

構造及び配管データ。

１．基礎。

７５ｍｍの鉄製のＨ７８０ｍｍの手摺に抱き合わせで取り付け。パイプ最上部
から５０ｃｍ程のところで荷物締めのナイロン２５ｍｍテープで、頭部偏心防止
と共鳴防止に、別途固定をしている。

２．架台。

厚さ２ｍｍの３２ｍｍのステンレスパイプ２Ｍと９０ｃｍのジョイント。内部に補強
のイレクターパイプを１．８Ｍ挿入してある。

架台の本体は２Ｘ４の角材の３枚重ね。

その上にガラスクロス＋ＦＲＰ補強の３枚塗り。架台トップはパレット等に使用する
キャスターの車輪をはずしたもの。

ブレード受けの芯部は２０ｍｍのＨＩＶＰ管と２Ｘ４にほぞを掘り込んだ台にステン針
金で固定。

後部は強風時ブレード退避のためにＲ状に加工。

ジョイントはＭ８のステンレスボルト＆バブルナット（ロック付）

３．発電機本体。

径６０ｃｍのＦＲＰ製５枚ブレード。ブレードの枚数が少ないほど「高回転型・低トルク」
枚数が多い程「低回転型・高トルク」となる。

コレは本当に悩んだ。余りに高回転だと風切音の影響もあるし、発電機そのもののコギ
ングトルクもあるのでバランスの兼ね合いが難しかった。

発電機は結局６Ｖ－２．４Ｗの汎用ハブダイナモを起用。ただしシャフトのネジきりが細目
なので注意が必要。

フラップは結局簡単な塩ビ板とした。当初ポリカにでもしようかとも思ったが、万一破損した
破片が落ちて通行人に怪我でもさせたたいけないと思い、破断するならバラバラになる塩ビ
製をチョイス。

固定にはエポキシボンドの上にウレタン樹脂充填とした。

４．実際の運用。

当初は充電も視野に入れて６Ｖ－４Ａｈのバッテリーも準備したが、余りにも非力で充電に
は程遠い。（というか充電に至るまでの肝心の風が吹かない。）

コレは「海沿いや谷沿い」等の常に風が吹付ける環境でないと常時運用は難しい。と判断
している。

よって途中１２Ｖシステム。（後日記述するＰＶシステム。）の補助にでもしようかとも考えたが、
逆に稼動しない為に「逆流」が怖いので単独システムとしている。

稼動して１年３ヶ月を経過しようとしているが、特にノートラブルで運用を続けている。